Princípio de funcionamento e classificação de capacitores cerâmicos

Um capacitor é um dispositivo elétrico que armazena energia na forma de um campo elétrico. Consiste em duas placas metálicas separadas por uma substância dielétrica ou não condutora. Os tipos de capacitores são divididos aproximadamente em capacitância fixa e capacitância variável. Os mais importantes são os capacitores com capacitância fixa, mas também existem capacitores com capacitância variável, como capacitores rotativos ou de ajuste fino. Capacitores com capacitância fixa são divididos em capacitores de filme, capacitores cerâmicos, capacitores eletrolíticos e capacitores supercondutores. Este artigo apresenta brevemente o princípio de funcionamento, a estrutura e as características de aplicação dos capacitores cerâmicos.

1. Polaridade de capacitores cerâmicos

Capacitores cerâmicos são mais comumente encontrados em todos os dispositivos elétricos, que utilizam materiais cerâmicos como dielétricos. Os capacitores cerâmicos são dispositivos não polarizados, o que significa que não possuem polaridade. Portanto, pode ser conectado em qualquer direção da placa de circuito. Portanto, eles geralmente são muito mais seguros que os capacitores eletrolíticos. Este é o símbolo de um capacitor não polarizado fornecido abaixo. Muitos tipos de capacitores, como os capacitores de esfera de tântalo, não têm polaridade.

2. Estrutura e desempenho de capacitores cerâmicos

Existem três tipos principais de capacitores cerâmicos, mas existem outros tipos para escolher:

1. Capacitores cerâmicos de disco com chumbo para montagem através de furo com revestimento de resina.

2. Capacitores cerâmicos multicamadas (MLC) para montagem em superfície.

3. Um tipo especial de capacitor cerâmico de disco sem chumbo para micro-ondas projetado para ser montado em um slot em uma placa de circuito impresso.

Os capacitores de disco cerâmico são feitos revestindo ambos os lados de um disco cerâmico com contatos de prata, conforme mostrado na figura acima. Os capacitores de disco cerâmico têm valores de capacitância de cerca de 10pF a 100 μ F e uma variedade de classificações de tensão, variando de 16V a 15KV ou até mais.

Para obter maior capacitância, esses dispositivos podem ser feitos de múltiplas camadas. Os MLCCs são feitos de uma mistura de materiais paraelétricos e ferroelétricos, ou revestidos com contatos metálicos. Após a finalização do processo de estratificação, o dispositivo é colocado em alta temperatura e a mistura é sinterizada, resultando em um material cerâmico com as propriedades desejadas. Finalmente, o capacitor resultante consiste em muitos capacitores menores conectados em paralelo, o que resulta em um aumento na capacitância.

Entende-se que os MLCCs consistem em mais de 500 camadas, com uma espessura mínima de camada de cerca de 0,5 mícron. À medida que a tecnologia avança, a espessura da camada diminuirá e a capacitância aumentará no mesmo volume.

Os dielétricos do capacitor cerâmico variam de fabricante para fabricante, mas os compostos comuns incluem dióxido de titânio, titanato de estrôncio e titanato de bário.

Princípio de funcionamento de capacitores cerâmicos

3. Classificação de capacitores cerâmicos

De acordo com os diferentes materiais cerâmicos, eles podem ser divididos em capacitores cerâmicos de baixa frequência e capacitores cerâmicos de alta frequência. De acordo com a forma estrutural, eles podem ser divididos em vários tipos de capacitores, como capacitores de disco, capacitores tubulares, capacitores retangulares, capacitores de folha e capacitores de passagem. Diferentes categorias de capacitores cerâmicos são definidas de acordo com a faixa de temperatura operacional, desvio de temperatura e tolerância.

1. Capacitores cerâmicos classe I

Este tipo de capacitância está relacionado principalmente à temperatura. Estes são os capacitores mais estáveis ​​e possuem características quase lineares.

Os compostos mais comuns usados como dielétricos são:

A. Titanato de magnésio com coeficiente de temperatura positivo.

B. Titanato de cálcio para capacitores com coeficiente de temperatura negativo.

2. Capacitores cerâmicos classe II

Este tipo de capacitor apresenta melhor desempenho em termos de eficiência volumétrica, mas isso ocorre às custas de menor precisão e estabilidade. Portanto, eles são frequentemente usados ​​em aplicações de desacoplamento, acoplamento e bypass onde a precisão não é importante.

A. Faixa de temperatura: -50 ° C a +85 ° C

B. Fator de dissipação: 2,5%

C. Precisão: Fraca

3. Capacitores cerâmicos classe III

Este tipo de capacitor cerâmico possui alta eficiência volumétrica, baixa precisão e baixo fator de perda. Não suporta altas tensões. O dielétrico usado geralmente é o titanato de bário.

A. Os capacitores Classe III variam sua capacitância em -22% a +50%

B. A faixa de temperatura é de +10 ° C a +55 ° C.

C. Fator de dissipação: 3 a 5%.

D. Tem uma precisão bastante baixa (geralmente 20% ou -20/+80%).

E. Normalmente usado para desacoplamento ou outras aplicações de fonte de alimentação onde a precisão não é um problema